【正文】 三、中國面臨的現(xiàn)代生物技術(shù) R＆ D的挑戰(zhàn) 基因工程藥物中，研制 rhuGCSF（粒細胞集落刺激因子）有 18家公司， rhuGMCSF（粒細胞巨噬細胞集落刺激因子）有 16家公司。 一、中國現(xiàn)代生物技術(shù)的應(yīng)用成果（二） 中國科學(xué)家在現(xiàn)代生物技術(shù)的基礎(chǔ)研究方面取得的成果為生物技術(shù)的持續(xù)發(fā)展提供了良好的基礎(chǔ)，例如： 已經(jīng)從人、動物和植物中克隆了近 400個新基因， 并闡明其中 10多個基因的功能；美國科學(xué)家與中國 科學(xué)家合作克隆的水稻抗白葉枯病基因 Xa21已在 國內(nèi)外科技界引起強烈反響； 新型基因工程表達系統(tǒng)以及基因調(diào)控組件與高效表 達的研究 , 總體水平已接近國 際先進水平，有的已經(jīng) 二、中國現(xiàn)代生物技術(shù)的基礎(chǔ)研究成果 處于國際領(lǐng)先地位。 一、中國現(xiàn)代生物技術(shù)的應(yīng)用成果 農(nóng)業(yè)生物技術(shù) 農(nóng)業(yè)生物技術(shù)是中國現(xiàn)代生物技術(shù)發(fā)展的另一個重要方面，中國在這一領(lǐng)域中取得了明顯的進展，大大縮短了與發(fā)達國家的差距，使得現(xiàn)代生物技術(shù)得到了很大程度的普及。 目前總銷售額超過 10億美元的生物技術(shù)產(chǎn)品主要是醫(yī)學(xué)生物制品。 例如，在 1978年成立的 Biological公司，它是最早進行 DNA片段合成的公司，在早期的競爭過程中它曾經(jīng)占據(jù)了非常有利的地位，但后來由于經(jīng)營和商業(yè)經(jīng)驗等原因而關(guān)閉了。然而，到 1994年，僅美國的醫(yī)學(xué)生物工程產(chǎn)品年總銷售額就超過了 40億美元，1992年日本的醫(yī)學(xué)生物高技術(shù)產(chǎn)品銷售額也已超過 4000億日元。產(chǎn)品總銷售額 200億 RMB。正是由于上述研究的成功，使得 1980年 Geech公司的股票一上市，其價格在 20min之內(nèi)就由每股 35美元升到了 89美元。 基因工程試劑的高回報 堿性成纖維細胞生長因子 231元 /ug 紅細胞生成素 1072元 /ug 白細胞介素 2 410元 /ug 巨細胞粒細胞集落刺激因子 1960元 /ug 胰島素 /mg 五．其他領(lǐng)域應(yīng)用 (簡略 ) 農(nóng)業(yè) 第一次綠色革命是選育高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)良種，第二次綠色革命則是利用農(nóng)業(yè)生物技術(shù)，通過改造和創(chuàng)造，有目的獲得新良種、新產(chǎn)品。 轉(zhuǎn)基因動物生產(chǎn) tPA （ tissue plasminogen activator 組織型纖溶酶原激活劑，抗凝血因子 ），一個動物一個工廠， 放牧 , 擠奶， 提取便可。如 : （ 1） McAb運用 : ELISA、 IFA、 ELA、 RIA、蛋白質(zhì)免疫診斷。 （ 6）戰(zhàn)爭等災(zāi)害： 生物戰(zhàn)劑、生物恐怖。 第二節(jié) 生物技術(shù)的意義及應(yīng)用 生物技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，可把生物技術(shù)分為： 醫(yī)學(xué)生物技術(shù)、植物生物技術(shù)、動物生物技術(shù)、食品生物技術(shù)、環(huán)境生物技術(shù)和軍事生物技術(shù)等。 定義 (待確定 ): 生化工程 是指為活細胞和酶提供適宜反應(yīng)環(huán)境 , 能大規(guī)模自動化生產(chǎn)、分離、精制出所需產(chǎn)品的技術(shù)。如 : 底物＋固定化酶 — → 化學(xué)信號 — → 電信號 — → 人視覺 — → 控制反應(yīng)。 應(yīng)用 : （ 1） 腫瘤發(fā)生、傳染病的動物模型 , （ 2） 新品種 :新物種研究 , （ 3） 藥物生產(chǎn)、動物乳汁中分泌有 tPA, IX因子 , （ 4） 免疫機制研究。 因 為 ， 當(dāng)利用細胞核移植技術(shù)培育出少量轉(zhuǎn)基因動物之后 ， 不必再利用克隆的方法 ， 完全可 以通過像多莉這樣正常懷孕生子獲得更多性能改良的下一代 。 供體： a 芬蘭多賽特母羊 乳腺細胞 培養(yǎng) 5天 取核 b 蘇格蘭黑臉母羊 卵細胞 去核 電擊誘導(dǎo)融合 創(chuàng)造一個人造受精卵 特殊培養(yǎng) 再移植到代孕母親 (受體：蘇格蘭白臉母羊 )子宮中 出生 。 要點： （ 1） 依據(jù)正常組織結(jié)構(gòu)、功能設(shè)計方案； （ 2） 選擇種子細胞培養(yǎng)； （ 3） 選擇細胞外基質(zhì)、生物支架材料； （ 4） 體外構(gòu)建三維結(jié)構(gòu)替代品； （ 5） 植入機體，替代病理組織。 蛋白質(zhì)工程定義 用 X衍射和晶體分析術(shù)了解蛋白質(zhì)三維空間結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系基礎(chǔ)上 ,借用計算機和分子設(shè)計輔助技術(shù)， 在 DNA分子水平上操作更換或改變其序列，達到改變蛋白質(zhì)分子氨基酸序列，實現(xiàn)人為改變蛋白質(zhì)分子形狀及功能， 使之具有新遺傳學(xué)特性。 (二 )細胞工程 (cell engineering) 定義 : （ 3） 現(xiàn)代概念 : 把廣義的概念擴展， 細胞工程指 在體外條件對細胞進行培養(yǎng)、繁殖，按人們的意愿改變細胞某些生物學(xué)特性，獲得有用的產(chǎn)品或達到改良生物品種的技術(shù)。對象包括 :細胞、亞細胞、染色體、核酸分子、基因等 , 包括大部分上游工程。 低污染 ： 生物技術(shù)以生物資源為對象 , 生物資源具有再 生性 , 是再生資源。 高綜合 ： 跨學(xué)科專業(yè) , 位多學(xué)科發(fā)展的交叉點上，涉及 的行業(yè)多、范圍廣。 一般抗原決定簇是由 6－ 12氨基酸或碳水基團組成，它可以是由連續(xù)序列（蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)）組成或由不連續(xù)的蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)組成 。 特別是 DNA重組技術(shù)可以 改變生物的遺傳性狀 , 使分離高產(chǎn)量的工程菌變的 容易 , 簡化了生產(chǎn)過程； 擴大了反應(yīng)器范圍，從發(fā)酵罐發(fā)展到細胞、植物 及動 物個體天然生物反應(yīng)器。 （ 2）沒有改變微生物的遺傳物質(zhì)，也沒有出現(xiàn) 新的微生 物遺傳性狀 。 從 20世紀(jì) 60— 70年代起，生物技術(shù)的研究主要集中在上游處理過程、生物反應(yīng)器的設(shè)計和下游的純化過程方面，這些研究使得下面四個方面都有了很大的發(fā)展。 第三步：下游處理過程。 生物技術(shù)的主要內(nèi)容包括五個方面或領(lǐng)域 （ 1）細胞工程 （ 2）基因工程 （ 3）酶工程 （ 4）發(fā)酵工程 （ 5）蛋白質(zhì)工程 根據(jù)研究對象不同，生物技術(shù)又可分為： （ 1）植物生物技術(shù) （ 2）動物生物技術(shù) （ 3）微生物生物技術(shù) 二、 生物技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展 生物技術(shù)的發(fā)展分為兩個階段：生物技術(shù)是既古老又現(xiàn)代的應(yīng)用技術(shù)。當(dāng)時，他提出的生物技術(shù)這一名詞的涵義是： “ 用甜菜作為飼料進行大規(guī)模養(yǎng)豬，即利用 生物 將原材料 轉(zhuǎn)變?yōu)?產(chǎn)品 ”。 分子生物學(xué)、分子遺傳學(xué)： 20世紀(jì)生物學(xué)的主流 以核酸和蛋白質(zhì)為中心的生物大分子是生命現(xiàn)象的共同物質(zhì)基礎(chǔ)，細胞和有機體所有生命活動都是以這些生物大分子及其復(fù)合物的結(jié)構(gòu)、運動和相互作用來實現(xiàn)的。 人類對自然界的要求 認識 — 利用 — 再造 — 改造 — 創(chuàng)造 隨著反向生物學(xué)的問世 , 在 20世紀(jì)八十年代誕生了生物技術(shù)（ Biotechnology）這門新學(xué)科。 國際上沿用 1982年的概念 生物技術(shù)是指 應(yīng)用生物科學(xué)及工程學(xué)原理，依靠生物體系作反應(yīng)器，將物料進行加工改造，獲得人類所需產(chǎn)品的技術(shù)。 按照它的發(fā)展歷程，大致可以分為三個階段： 傳統(tǒng)生物技術(shù) 近代生物技術(shù) 現(xiàn)代生物技術(shù) （一）傳統(tǒng)生物技術(shù)和近代生物技術(shù)的發(fā)展 實際上生物技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用可以追溯到 l000多年以前，而人類有意識地利用酵母進行大規(guī)模發(fā)酵生產(chǎn)是在 19世紀(jì)。 （ 2）步驟 第一步： 上游處理過程 粗材料進行加工過程， 作為微生物的營養(yǎng)和能量來源； 第二步： 發(fā)酵和轉(zhuǎn)化 發(fā)酵指的是目的微生物的 大量生長。 ①在發(fā)酵過程的監(jiān)測； ②生物反應(yīng)體系的檢測技術(shù)和； ③有效地大量培養(yǎng)微生物的技術(shù)及； ④相關(guān)儀器。 （ 3）生產(chǎn)過程簡單，上游主要是培養(yǎng)大量的微生物、對 材料進行加工即進行發(fā)酵和轉(zhuǎn)化，通過誘變選育良 種，下游主要對產(chǎn)品進行純化。 DNA重組技術(shù)對生物技術(shù)產(chǎn)生的影響 （ 1） DNA重組技術(shù)使得生物技術(shù)過程中生物轉(zhuǎn)化環(huán) 節(jié)的優(yōu)化過程變得更為有效 它所提供的方法不 僅可以分離到那些高產(chǎn)量的微生物菌株，還可以人 工制造高產(chǎn)量的菌株，原核生物細胞和真核細胞都 可以作為生物工廠來生產(chǎn)胰島素、干擾素、生長激 素、病毒抗原等大量外源蛋白； DNA重組技術(shù)還可 以簡化許多有用化合物和大分子的生產(chǎn)過程。 DNA重組技術(shù)對生物技術(shù)產(chǎn)生的影響 （ 3） DNA重組技術(shù)大大簡化了新藥的開發(fā)和檢測系統(tǒng)。 高投入 ： 與其他技術(shù)比較 , 在資金、人員、設(shè)備、試劑 及研發(fā)上投資大。具有不受限制、污染小、 周期短的優(yōu)點。 生物技術(shù)涉及的具體技術(shù)包括 : DNA 重組技術(shù)，細胞培養(yǎng)及融合技術(shù)，抗體制備技術(shù)，干細胞培養(yǎng)及定向分化，顯微注射技術(shù)，動物飼養(yǎng)技術(shù)，轉(zhuǎn)基因技術(shù)， 胚胎克隆，細胞及酶的固定化技術(shù)，發(fā)酵技術(shù)，生物反應(yīng)器，蛋白質(zhì)分離純化，生物大分子合成及純化，生物大分子修飾 ,生物物理、生物信息及其他相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)。 細胞工程包括 （ 1） 細胞融合技術(shù) （ 2） 工程細胞移植 , 即有目的地改造細胞遺傳特性后 , 植入機 體。